高中物理 第三章 第2节磁感应强度课件 新人教版选修31.ppt

巨大的电磁铁能吸起成吨的钢铁 实验室中的小磁铁只能吸起几枚铁钉 如图所示 磁体磁性的强弱 表现为它所产生的磁场对磁性物质和电流的作用力的强弱 也就是说磁场也有强弱之分 那么我们怎样认识和描述磁场的强弱呢 1 与电场强度相对应 我们本可以把描述的物理量叫做磁场强度 但历史上已经用来表示另一个物理量 因此物理学中用磁感应强度来描述 2 探究实验 如右图所示的实验装置 可以认为磁极间的磁场是的 直导线的方向与磁感应强度的方向 磁场强弱 磁场强度 磁场的强弱 均匀 垂直 有电流通过时导线将摆动一个角度 观察摆动角度的大小可以比较的大小 实验表明 通电导线与磁场方向垂直时 它受力的大小与导线的长度l 导线中的电流i的成正比 用公式表示为f 3 磁感应强度b的单位由的单位决定 在国际单位制中 磁感应强度的单位是 简称 符号是 1t 1 磁场力 乘积 ilb f i和l 特斯拉 特 t 1 物理意义 描述磁场强弱的物理量 2 方向 小磁针静止时n极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向 简称为磁场方向 3 定义式 b 4 单位 特斯拉 简称特 t 5 b是矢量 其方向就是磁场方向 即小磁针静止时n极所指的方向 说明 磁感应强度反映磁场本身的特性 其值决定于磁场 其值与放入的检验电流的电流强度 导线长度 摆放方向 检验电流是否受到磁场力及检验电流是否存在等均无关系 特别提醒 小磁针静止时n极指向 磁感应强度方向 无论小磁针是否处于静止状态 其n极受力方向是确定的 即磁感应强度方向 电流方向与磁场方向不垂直时 电流受力吗 为什么在b 中要求导线与磁场方向垂直 答案 只要电流方向不与磁场方向平行电流就会受力 但两者夹角越小 力就越小 在定义b时 为了减少变量 突出主要因素 利用了 控制变量的方法 像电场一样 磁场也服从叠加原理 如果有几个磁场同时存在 则它们的磁场互相叠加 这时某点的磁感应强度就等于各个磁场在该点磁感应强度的矢量和 磁感应强度为矢量 它可以分解为几个分量 1 如果北半球某处地磁场的磁感应强度大小为b 与水平方向的夹角为 那么该处地磁场的磁感应强度的水平分量和竖直分量各为多大 2 如果地理南 北极和地磁北 南极是重合的 那么在赤道上空磁场的竖直分量是多大 在极地上空地磁场的水平分量是多大 答案 首先弄清矢量分解的原则 1 因为磁感应强度的大小为b 与水平方向的夹角为 所以地磁场的磁感应强度的水平分量和竖直分量分别为 b水 bcos b垂 bsin 2 在赤道上空 因为 0 故有b垂 0 在极地上空 因为 90 故有b水 0 误区1 受电场中电场强度的方向是该点正电荷的受力方向的影响 误认为磁感应强度的方向与通电导线受力的方向一致 点拨 磁感应强度的方向规定为小磁针n极受力的方向 即小磁针静止时n极的指向 b的方向与该点电流元所受力方向既不相同 也不相反 f的方向由后面学习的左手定则判定 有关磁感应强度的下列说法中 正确的是 a 磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量b 若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用 则该点的磁感应强度一定为零c 若有一小段长为l 通以电流为i的导体 在磁场中某处受到的磁场力为f 则该处磁感应强度的大小一定是d 由定义式b 可知 电流强度i越大 导线l越长 某点的磁感应强度就越小 解析 磁感应强度的引入目的就是用来描述磁场强弱 因此选项a是正确的 磁感应强度是与电流i和导线长度l无关的物理量 且b 中的b f l相互垂直 所以选项b c d皆是错误的 答案 a 点评 磁场的强弱由磁场本身决定 与磁场中是否放入通电导线 导线放入的位置无关 用垂直于磁场方向的通电导线所受安培力大小来量度磁场的强弱 导线的作用在于检测 与电场不同的是电场中只要场强不为零 带电粒子一定受力 而磁场中即使磁感应强度不为零 通电导线受力也有可能为零 安培力的大小与b i l及电流与磁场的夹角有关 关于磁感应强度下列说法中 正确的是 a 放在磁场中的通电导线 电流越大 受到的磁场力也越大 表示该处的磁感应强度越大b 磁感线的指向就是磁感应强度的方向c 垂直磁场放置的通电导线的受力方向即磁感应强度的方向d 磁感应强度的大小 方向与放入磁场的通电导线的电流大小 导线长度 导线取向均无关答案 d 如图甲所示 在蹄形磁铁间垂直磁感应强度方向放置一长为l 质量为m的铝制金属杆 金属杆用两根金属细丝悬挂在绝缘支架上 在金属杆中通以恒定电流i 结果金属丝在磁场作用下偏离竖直方向 角 已知导线受的磁场力方向水平 如图乙所示 侧视图 求蹄形磁铁磁极间的磁感应强度 解析 分析导线的受力情况如图丙所示 由平衡条件知 f mgtan 根据磁感应强度的定义式b 答案 b 点评 本题综合运用了通电导线在磁场中受力及平衡的知识 要正确把握物理情景 从力的关系入手分析 2009 泰安模拟 长10cm的通电直导线 通以1a的电流 在磁场强弱 方向都一样的空间 匀强磁场 中某处受到的磁场力为0 4n 则该磁场的磁感应强度为 a 等于4tb 大于或等于4tc 小于或等于4td 上述说法都错误答案 b 解析 题目中没有给出导线如何放置 若导线与磁场垂直 则由磁感应强度定义式得出b 4t 若导线放置时没与磁场垂直 此时此处磁感应强度将大于4t 所以答案应选b 请你思考 电场强度是利用电荷在电场中会受到电场力的作用这一特性定义的 小磁体放在磁场中 它的两极也会受到磁场力的作用 为什么没有利用磁极受力这一特性来定义磁感应强度呢 解析 因为小磁体在磁场中n极和s极都受到磁场力的作用 最终因所受磁场力的合力为零而达到平衡 由于无法单独测量n极的受力 所以不可能从磁极受力这一特性来定义磁感应强度 点评 从定义磁感应强度时无法利用小磁体受力特性到引入电流元的思想方法中 我们得到启示 在处理问题时只有广开思路 全面考虑 灵活变换思维角度 才能迅速找出解决问题的方法 磁场具有能量 磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度 其值为b2 2 式中b是磁感应强度 是磁导率 在空气中 为一已知常数 为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度b 一学生用一根端面面积为a的条形磁铁吸住一